補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
4 E+ {! O4 n+ @4 r. W　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
; G1 H) Y# n# u# Z/ K
材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
. v& L! G+ {! A7 `& D) k
# ~& i1 j! N  [# t- N* e長　度：
3 S: G  N3 m* l2 b. g& [- k　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

截面積：
; s$ O# K4 K* h7 |! u3 W; P, Z/ S& |　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
) N0 R' K0 o( f& m! f8 z: b
4 k6 K& ?1 d. x$ M溫　度：
　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
* ?! @0 I3 e: q3 j$ h- B　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
# u+ D8 m* x7 n# I% n- R! a從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

4 K0 m) Z3 k2 n% A' j9 b三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。

0 F) s+ k8 p6 u1 `7 b# L

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
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) M+ w2 ^( r, y
- h. o2 O+ t) J
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
( }5 f2 Y9 ^% x9 _( B0 {/ Z

觀念很好！
! q( ?" ], E; B$ z6 c9 A
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

  D  U9 n' L9 U# z3 `　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
. e2 a" d$ X' s. z* l1 `  P
, b4 u9 ]0 d  G所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
% ], l$ T: d( A# ?, w
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

3 `4 w! a( J2 C# t! e2 d這有點難，要慢慢看喔！
* `" @4 G6 F; D, f4 z7 k0 y8 b
3 V* @$ d$ U4 ]( f* v

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

* N* @' \  p; v佑平

這個問題問得很好：

: H3 [  b# O+ K* |* D* X3 W$ @材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
6 D8 V$ {) g* w3 }" g我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

' L: P" ]2 M) ^# k$ R$ k; O當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
, I& S% C4 X' O
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
8 N' D# F! i( S; F! ]" n  I也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
' i/ g8 E& W. @8 X. g  p1 C  o
# Y2 d5 @# A0 S佑平

哈．．．，問得好！

, ^9 n- M; `1 f" z4 L! D# J為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
3 g: B8 z0 c1 x2 l8 A4 z只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。
  w8 K. g! K1 {
舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
1 n5 c, D/ Z7 A. O' v
  p/ B8 k4 Y( J& k" p8 y- t: P5 m舉例來說：
, W8 `) M$ ^- b& Y$ E' u１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！
* t% P: ?) G9 @( ?: S9 s0 G
這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
, \, b. ^; V, U) a- V) g+ c8 x我終於懂了，謝謝老師的回答。

% `7 ], s! _5 K9 L7 |1 P佑平

老師~~~
: b/ b0 Y0 J# q4 ]發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
% i. o! z# D+ x# r( b如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
# s5 ~! M: a5 M  _0 z) L- O還能走嗎?

8 \2 C6 o6 q3 j/ n+ x7 O  t. C我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
# i6 f7 {' j( v) L, ^. j: R如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

& ?8 I0 @4 L& g. |0 ~' ]  @& j
5 ?8 b3 R8 A/ l$ }跟據歐姆定律：
; ^2 Q+ A8 ?/ ~: G, B) X2 D) u& {
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
% u, Y- f4 \; l; b　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
0 K' u; ?! z5 }. V7 z# g" ~　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。

/ k* @; P( Q2 r9 [2 j" a& B所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
7 D; O, \) \5 J7 C
+ i' Z0 q+ m/ P! a' K　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
* _9 j& c' C6 M) z% ~6 k
# C7 {. n2 W) P" K1 b! m但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
' S$ y, i/ |0 p: I/ {6 {
4 ]+ u! n- `+ w9 K　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
# h5 `& V) U- A4 o接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
* u8 W  l4 E4 G' K+ e2 d, V把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

8 k/ a5 b: @( N可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
& Y! H  w5 m3 r7 XLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
% C% d3 E3 a; a5 ~  W3 G! d- X4 ^4 g所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
# B) \6 b, z' V& {所以串聯就是電阻的一端接在一起。
) k0 C, P1 N" Z' X( d8 |7 m對嗎?老師

: C9 I) [. Q" r
! u) }0 p0 ~$ ~
左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
1 g* Y* Z7 v' n; ?; }
* W# O+ s# l: p& U; Z6 u$ y  B& L回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。